بررسی تحلیلی و المان محدود تأثیر تریپ بر تنش و کرنش حرارتی و رشد ترک در پوشش‌های سد حرارتی

تمایل به افزایش دمای محصولات احتراق توربین در نیروگاه‌ها به جهت بهبود بازده و کاهش هزینه سوخت، سبب استفاده از پوشش‌های سد حرارتی بعنوان محافظ قطعات داغ موتور‌های توربینی گردیده است. سیستم پوشش شامل پوشش فوقانی سرامیکی، لایه میانی اکسیدی که به صورت حرارتی رشد یافته و یک پوشش پیوندی فلزی است. در این مقاله آسیب ناشی از شوک حرارتی در پوشش هنگام توقف ناگهانی توربین (تریپ) با روش‌های عددی و اجزای محدود در شرایط تنش صفحه‌ای، بررسی شده است. هندسه  به کار برده شده به صورت یک دیسک نازک و در شرایط تقارن محوری است. نتایج نشان می‌دهد که افت پر شتاب دما موجب افزایش ناگهانی در اندازه کرنش و تنش حرارتی در لایه فوقانی سرامیکی پوشش می‌گردد که منجر به ایجاد رفتاری مشابه در ضریب شدت تنش ترک سطحی پوشش شده و آن را به مقدار بحرانی نزدیک می‌کند. این شرایط در مقایسه با ابتدای چرخه و در بازه دما ثابت، تاثیر شایانی در افزایش نرخ رشد و طول ترک ایجاد می کند. علاوه بر این، بررسی‌های تحلیلی و اجزای محدود صورت گرفته به خوبی یکدیگر را تأیید کرده و نتایج حاصل از بررسی رفتار ترک نیز با مطالعات دیگر پژوهشگران سازگار است.